VTK草稿2

看完了网上几篇入门的介绍，我开始阅读官方提供的标准教程。
VTK这个组织很有意思，软件是开源的，社区也有，但是教程居然是要钱的……在vtk官网上有卖两本书，一本是，主要是介绍VTK的设计思想，VTK这个工具本身就是这本书的附带产物；另一本是，看名称就知道是介绍如何使用，所以我决定从这本书入手。

这篇文章记录了我在阅读这本书前三章时候的重点内容。

Chapter 1 Welcome & 2 Installation

VTK的使用要点在于熟悉VTK提供的一系列的object，和这些object的组合方式。
书上提供的内容只覆盖了一部分的类，完整的reference可以在官网找到，是Doxygen生成的Manual。

Chapter 3 System Overview

VTK系统是由两个子系统组成的，核心是C++的类库，外围有Tcl、Java、Python的语言解释层。这样做的目的是核心高效，外围易于开发和扩展。当然也可以完全用C++开发。

VTK系统构架
两个object model构成了VTK，这两个部分我在上一篇文章中也做了介绍
- The Graphics Model -- 由图形数据到图像显示 Geometry -> Image
- The Visualization Model -- 由数字数据到图形数据 Data -> Geometry

Graphics Model

VTK的Graphics Model主要由以下一些object组成：

vtkActor, vtkActor2D, vtkVolume

vtkLight

vtkCamera

vtkProperty, vtkProperty2D

vtkMapper, vtkMapper2D

vtkTransform

vtkLookupTable, vtkColorTransferFunction

vtkRenderer

vtkRenderWindow

vtkRenderWindowInteractor

Props 代表了我们在场景中看到的物体。
- 3D: vtkProp3D -- vtkActor + vtkVolume
- 2D: vtkActor2D
Props并不直接代表图形数据，实际上他们是依赖于Mapper，Mapper才是图形数据的代表。
Props也依赖于property object, 属性对象的控制着Props的外观。
Actor 和 Volume有内在的transformation object(vtkTransform)。这个类封装了一个4*4的变换矩阵(transformation matrix)，控制Prop的postion, orientation和 scale。
光照(vtkLight)控制着场景的光照效果，只有在3D中有效。
摄像机(vtkCamera)控制着3D的Prop怎样在平面上显示，也只在3D中有效。
vtkMapper是连接visulization popeline 和 graphics pipeline的“介质”。
vtkRenderer、vtkRenderWindow上一章已经介绍过，这些是最终显示在屏幕上的内容。

Geometry --> Image
vtkRenderWindowInteractor是用户和显示界面交互的工具，用户可以用鼠标、键盘控制显示。
上述的object都有subclasses来细致描述object的行为。

Visualization Model

VTK使用数据流的方式来将数字数据转换成图形数据。这其中涉及到两个基本的类：
- vtkDataObject - a generic "bolb" of data
- vtkProcessObject
拥有统一结构的数据被称为dataset(vtkDataSet)，VTK支持的dataset有如下几种：

dataset supported by VTK
Data Object 由两部分构成：
- geometric and topological structure(points and cells) as illustrated by the figure 即图形的几何构成
- attribute data associated with the points and cells 即“点”和“点之间的连接”的属性数据

data attributes associated with points and cells

Process Object，也被称为"filter"，操作data object来产生新的data object，完成了系统中的算法处理。

Visualization Pipeline

Visulization pipeline的构建涉及到以下几个要点：
- pipeline是由类似于以下的语句构成：
  aFilter -> SetInput( anotherFilter -> GetOutput() );

VTK中的方法名字是大驼峰命名，即第一个单词的首字母是大写的……
- VTK使用了“懒惰”的计算流程，即只有当数据被需要时才计算，如果数据没有更新则不重复计算。
- process object 和 data object 的拼接都需要compatible，这个依靠编程语言的type check辅助。
- 由于VTK处理的dataset通常十分巨大，我们必须选择是否缓存(cache)或者保留(retain)pipeline执行过程中产生的数据。

Pipeline excution

其他一些小注意点

Graphics pipeline中也有process，不过针对的是image data。即针对图形化数据的处理，而不是原始的数字信息。
Graphics pipeline中的process几乎都是多线程的，并且可以自动把数据切割成片来处理，以确保内存足够使用。
每个VTK的类(subclass of vtkObject)都有一个AddObserver()的方法来设置回调(callback)。
VTK的程序编译流程一般是cmake -> make。cmake是用来产生Makefile的，里面包含了VTK的include path, link lines 和 dependence。cmake依赖的是名为CMakeList.txt的文件。